一种距离选通相机二自由度微调机构的制作方法

本发明属于水下距离选通成像技术领域，具体涉及一种当水下目标偏离相机视场时，通过后端微调机构使水下目标重新回到相机视场的微调机构。

背景技术：

为了解决自然光在水体中传输时高散射、高吸收现象造成的水下成像距离短，分辨率低的问题，提出了水下距离选通成像技术。水下距离选通成像技术是利用后向散射光和目标反射光到达成像接收器件具有时间差不同，控制成像快门的开闭，将非目标反射光束到达时间段的光束隔离在接受器件之外，只接收目标反射光束到达时间段的光信号，达到排除杂散光干扰，提高接收数据的信噪比的目的，进而增加成像距离和提高成像质量。

水下距离选通成像技术采用短脉冲(纳秒级)激光照明，利用短激光脉冲能量密度高、方向性好的特点增强回波目标的能量，接收器(ICCD-增强电耦合器件)进行时序滤波(距离选通)排除后向散射，提高信噪比，从而实现了远距离成像。采用该方式进行水下远距离成像对照明光轴和接收光轴之间的角度要求较高，且对不同距离成像时需进行精确调整。水下远距离成像时，其照明光轴和接收光轴须具有一定的重叠区域，此重叠区域即为成像区域。因此通过固定照明光轴，微调接收光轴即ICCD相机的位置就能较大范围的改变重叠区域，使得成像目标接近或远离成像区域。

目前现有的调节方式为：相机在前端通过法兰的方式连接，法兰有上下左右四个螺栓连接点，通过在这四个连接点上加塞不同厚度的垫片可实现相机的左右摆动及上下俯仰二自由度微调节。

由于结构空间的局限性，上下和左右四个螺栓连接点之间的距离较短，因此微调的精度较低，例：相对螺栓的间距为100mm,加塞1mm的垫片可实现摆动或俯仰的最小0.5°调节。由于前端法兰微动调节，每次调节完后都要根据目标与成像区域间的距离来推算加塞垫片的厚度，操作极不方便。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种调节方便、调节精度高的距离选通相机二自由度微调机构，采用单端双向铰支的方式实现了相机的二自由度转动，根据实际需要相机的左右摆动与上下俯仰的调节阈值均可设为±3°，调节精度要求为<0.1°；在前端铰支的情况下，调节尾部不同方向的紧定螺钉可实现相机的左右摆动和上下俯仰的二自由度微调。且在调节完毕后，通过不同方向的锁紧螺钉进行锁紧，实现照明光轴与接收光轴的平行。

本发明的技术解决方案是提供一种距离选通相机二自由度微调机构，其特殊之处在于：包括安装框、第一固定框架与第二固定框架；上述安装框用于放置相机，上述安装框位于第一固定框架内；上述第一固定框架位于第二固定框架内；

上述安装框包括框体及与框体一端连接的第一矩形框，框体的另一端设有上下两个对称的铰支耳；

上述第一固定框架包括第一前板、第一后板及与第一后板连接的第二矩形框；上述第一前板上开有能够使相机镜头伸出的通孔，第一前板的一侧设有上下两个对称的铰支耳板，第一前板的另一侧设有左右两个对称的铰支耳板；上述第一后板上开有与第二矩形框开口相通的通孔；

上述第一矩形框位于第二矩形框内，且第一矩形框的上下面与第二矩形框的上下面接触并能相对滑动，第一矩形框的左右面与第二矩形框的左右面具有一定的间距；第二矩形框的左右两侧面上具有相对的螺纹孔；第一紧定螺钉穿过螺纹孔顶紧第一矩形框；

框体铰支耳与第一前板的上下两个对称的铰支耳板通过第一销轴铰支连接，第一销轴为竖直方向；

上述第二固定框架包括第二前板、第二后板及固定在第二后板的第三矩形框，第二前板上开有通孔，第二前板上设有左右两个对称的铰支耳板；上述第二后板上开有与第三矩形框开口相通的通孔；

上述第二矩形框位于第三矩形框内，且第二矩形框的左右面与第三矩形框的左右面接触并能相对滑动，第二矩形框的上下面与第三矩形框的上下面具有一定的间距；第三矩形框的上下两面上具有相对的螺纹孔；第二紧定螺钉穿过螺纹孔顶紧第二矩形框；

第一前板左右两个对称的铰支耳板与第二前板左右两个对称的铰支耳板通过第二销轴铰支连接，第二销轴为水平方向。

优选地，上述第一固定框架还包括第一连接板，第一前板与第一后板通过上下两个第一连接板固定连接。

优选地，上述第二固定框架还包括第二连接板，第二前板与第二后板通过左右两个第二连接板固定连接。

优选地，定义相机轴向方向为厚度方向，第三矩形框的厚度小于第一矩形框及第二矩形框的厚度，使得第二矩形框左右两侧面上的螺纹孔露出。

优选地，还包括锁紧机构，分别设于第二矩形框的上下两面及第三矩形框的左右两面。

优选地，第二矩形框的左右两侧面上均设有一个螺纹孔，第三矩形框的上下两面上均设有三个螺纹孔。

优选地，两个第一销轴的延长线形成第一转动轴线，第一紧定螺钉距第一转动轴线的轴向距离为279mm。

优选地，两个第二销轴的延长线形成第二转动轴线，第二紧定螺钉距第二转动轴线的轴向距离为297mm。

本发明的有益效果是：

1)、与现有技术相比，本发明微调机构调节方式在尾部，可在试验过程中对相机通电开机调试，根据后处理的试验成像结果，边调边试，操作极其方便；

2)、本发明通过前端第一前板的双向铰支结构和后端多矩形框层叠套入式结构有效的实现了相机的二自由度转动，二自由度并联调节，互不干扰，根据需要调节更加自如；

3)、本发明由于铰支在前端，调节在后端，可根据需要设置不同的轴向距离，通过紧定螺钉的轴向运动达到较高的调节精度。

附图说明

图1为相机及安装框相对于第一固定框架的左右摆动微调结构图；

图2为图1沿A-A线剖视图；

图3为第一固定框架相对于第二固定框架的上下俯仰微调结构图；

图4为图3沿A-A线剖视图；

图5为水下成像设备照明与成像位置关系图。

图中附图标记为：1-第一前板，2-第一后板，3-安装框，4-第一矩形框，5-第一连接板，6-第一销轴，7，14-锁紧螺栓，8-第一紧定螺钉，9-铰支耳，10-第二前板，11-第二后板，12-第二连接板，13-第二紧定螺钉，16-第二矩形框，17-第三矩形框，18-铰支耳板，21-第二销轴。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。

结合图1及图2可以看出，本发明首先包括安装框3与第一固定框架，相机放置于安装框3架内部，安装框3位于第一固定框架内部，安装框3包括框体及与框体一端连接的第一矩形框4，框体的另一端设有上下两个对称的铰支耳9；第一固定框架包括第一前板1、第一后板2、第一连接板5及与第一后板2连接的第二矩形框16；第一前板1与第一后板2通过上下两个第一连接板5固定连接，第一前板1上开有能够使相机镜头伸出的通孔，第一前板1的一侧设有上下两个对称的铰支耳板18，第一前板1的另一侧设有左右两个对称的铰支耳板18；第一后板2上开有与第二矩形框16开口相通的通孔；第一矩形框4位于第二矩形框16内，且第一矩形框4的上下面与第二矩形框16的上下面接触并能相对滑动，第一矩形框4的左右面与第二矩形框16的左右面具有一定的间距；第二矩形框16的左右两侧面上具有相对的螺纹孔；第一紧定螺钉8穿过螺纹孔顶紧第一矩形框4；框体铰支耳9与第一前板1的上下两个对称的铰支耳板18通过第一销轴6铰支连接，第一销轴6为竖直方向；调节第一紧定螺钉8实现相机左右摆动。

为了实现相机的上下俯仰调节，结合图3及图4，本发明还包括第二固定框架，第一固定框架位于第二固定框架内，第二固定框架包括第二前板10、第二后板11、第二连接板12及固定在第二后板11的第三矩形框17，第二前板10与第二后板11通过左右两个第二连接板12固定连接，第二前板10上开有通孔，第二前板10上设有左右两个对称的铰支耳板18；第二后板11上开有与第三矩形框17开口相通的通孔；第二矩形框16位于第三矩形框17内，且第二矩形框16的左右面与第三矩形框17的左右面接触并能相对滑动，第二矩形框16的上下面与第三矩形框17的上下面具有一定的间距；第三矩形框17的上下两面上具有相对的螺纹孔；第二紧定螺钉13穿过螺纹孔顶紧第二矩形框16；第一前板1的两个左右对称的铰支耳板18与第二前板10的铰支耳板18通过第二销轴21铰支连接，第二销轴为水平方向，调节第二紧定螺钉13实现相机上下俯仰调节。

该微调机构外廓尺寸应能放置于耐压的圆筒状结构内。调节步骤不分先后顺序分为左右摆动调节和上下俯仰调节。以下具体说明是如何实现左右摆动调节和上下俯仰调节。

左右摆动调节：如图1及图2所示，第一前板1和第一后板2通过上下两个第一连接板5固定连接，作为第一固定框架。相机固定在安装框3内，安装框3后盖与安装框3通过螺栓固定连接。安装框3前端通过螺栓安装有上下两个铰支耳9，上下两个铰支耳9与第一前板1上的上下两个对称的铰支耳板18通过第一销轴6铰支连接，上下两个同轴铰支组成了转动轴线I(第一转动轴线)。安装框3的第一矩形框4套入第一固定框架的第二矩形框16内，第一矩形框4与第二矩形框16上下面接触并可相对滑动，左右侧面各具有一定的间距，通过调节第一后板2左右两侧螺纹孔内的第一紧定螺钉8，可使安装框3连同相机一起绕转动轴线I相对于第一固定框架进行左右摆动，因本发明中转动轴线I距第一紧定螺钉8的轴向距离为279mm，因此通过微调第一紧定螺钉8可实现相机左右摆动小于0.1°的微动调节。调节完毕后，通过上下两端的锁紧螺栓7进行固定锁紧。

上下俯仰调节：如图3及图4所示，第二前板10与第二后板11通过左右两个第二连接板12固定连接，作为第二固定框架。第一固定框架中第一前板1的另一端面两个铰支耳板18(左右方向)与第二固定框架中第二前板10的铰支耳板18通过第二销轴21铰支连接，两左右同轴铰支组成了转动轴线II(第二转动轴线)，第一固定框架中的第二矩形框16套入第二固定框架中的第三矩形框17内，第二矩形框16与第三矩形框17左右侧面接触并可相对滑动，上下面各具有一定的间距，通过调节第三矩形框17上下两面螺纹孔内的第二紧定螺钉13，可使第一固定框架绕着转动轴线II相对于第二固定框架进行上下俯仰，因本发明中转动轴线II距第二紧定螺钉13的轴向距离为297mm，因此通过微调第二紧定螺钉13可实现单相素相机上下俯仰小于0.1°的微动调节。调节完毕后，通过左右两侧的锁紧螺栓14进行固定锁紧。